تحقِّق أجهزة الكشف عن الموجات الثقالية 'المحسَّنة' خمسة اكتشافات مثيرة في شهر واحد

هذا الفنان

يُظهر الرسم التوضيحي لهذا الفنان نجمين نيوترونيين متصادمين ، وهما النوى فائقة الكثافة التي تُركت بعد تعرض النجوم لانفجارات سوبرنوفا. (رصيد الصورة: ناسا / سويفت / دانا بيري)



بعد شهر واحد فقط من جولة المراقبة الجديدة بعد التحسينات المهمة ، استخدمت كاشفات الموجات الثقالية بالفعل تموجات في الزمكان لتحديد خمسة تصادمات محتملة ذات أبعاد كونية - بما في ذلك واحد قد يكون أول ثقب أسود على الإطلاق يتم اكتشافه يندمج مع نجم نيوتروني .

بدأ مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) جولته المراقبة الثالثة في أبريل ، باستخدام موقعين للكشف عنهما - أحدهما في ولاية واشنطن والآخر في لويزيانا - جنبًا إلى جنب مع كاشف العذراء في إيطاليا لتحديد الاشتباكات العملاقة عبر الكون.

خلال مؤتمر صحفي هذا الصباح (2 مايو) ، ناقش باحثو LIGO و Virgo أحدث نتائج التعاون وما يخبئه المستقبل لمجال علم فلك الموجات الثقالية سريع التحسن.



متعلق ب: LIGO يعمل مرة أخرى وقد رصد بالفعل عمليتي اندماج محتملتين للثقب الأسود

يفتح هذا التشغيل حقبة جديدة في علم فلك الموجات الثقالية ، حيث يتم الإعلان عن المرشحين للكشف في أسرع وقت ممكن بعد أخذ البيانات. في شهر واحد فقط من المراقبة ، حددنا خمسة مرشحين لموجات الجاذبية ، وقد أصبح هذا ممكنًا بفضل التحسينات الجوهرية التي أدخلت على كاشفات LIGO و Virgo على مدار الثمانية عشر شهرًا الماضية ، '' باتريك برادي ، المتحدث باسم LIGO والفيزيائي في جامعة ويسكونسن - ميلووكي ، خلال المؤتمر الصحفي.

من خلال تتبع التشوهات الصغيرة في الزمكان - استنادًا إلى الاختلافات الصغيرة في مدى سرعة الليزر في اجتياز أجزاء من هيكل عملاق على شكل حرف L - كل من كواشف LIGO قادرة على استشعار التصادمات الهائلة على بعد ملايين أو بلايين السنين الضوئية من الأرض . من خلال الجمع بين قياساتهم من جميع أنحاء الولايات المتحدة ، وإضافة اكتشافات من كاشف برج العذراء المماثل في إيطاليا ، يمكن للعلماء تثليث المصادر المحتملة للأحداث الكارثية. وبما أن هذه الأدوات يتم معايرتها لتكون أكثر حساسية بمرور الوقت ، فيمكنها التقاط إشارات أكثر خفوتًا وبُعدًا.



يبدو أن ثلاثة من أحدث النتائج كانت عمليات اندماج شملت ثقبين أسودين ، ويبدو أن أحدها كان اندماجًا بين اثنين من الثقوب الفائقة. النجوم النيوترونية قال برادي. وأضاف أن 'المرشح الخامس ، الذي وجدناه في 26 أبريل ، يسمح بالاحتمال المثير للاهتمام أنه جاء من اصطدام نجم نيوتروني بثقب أسود'. لسوء الحظ ، هذا المرشح ضعيف نوعًا ما ، لذلك سوف يستغرق الأمر بعض الوقت للوصول إلى نتيجة قوية حوله. تابع علماء الفلك في جميع أنحاء العالم بشكل مثير المرشحين من الأسبوع الماضي باستخدام التلسكوبات على الأرض وفي الفضاء ، على الرغم من أنه يبدو في الوقت الحالي أنه لم يتم تحديد أي من المصدرين ، ولكن هذا حقًا مسعى عالمي متعدد التخصصات.

أضاف جيوفاني برودي ، منسق تحليل البيانات في برج العذراء والباحث في جامعة ترينتو ومعهد INFN الوطني للفيزياء النووية: 'في الواقع ، كان شهر أبريل شهرًا علميًا لا يضاهى'.

منظر جوي لمرصد ليجو هانفورد ، يظهر أذرع بطول 2.5 ميل (4 كيلومترات).



منظر جوي لمرصد ليجو هانفورد ، يظهر أذرع بطول 2.5 ميل (4 كيلومترات).(رصيد الصورة: مختبر LIGO)

منذ اكتشافه لأول مرة في عام 2015 ، سجل LIGO دليلًا على عمليتي اندماج بين النجوم النيوترونية ، و 13 عملية اندماج للثقب الأسود ، واندماج واحد محتمل لثقب أسود ونجم نيوتروني ، وفقًا لـ تصريح صادر عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. يمكن أن ينتج عن اندماج النجوم النيوترونية ضوء ، مما يرسل التلسكوبات تتسابق للعثور على دليل مرئي للأحداث. (الباحثون كانوا قادرين على تحديد الضوء من أول اندماج نجمي نيوتروني ، تم اكتشافه في عام 2017 ، باستخدام أكثر من 70 تلسكوبًا أرضيًا وفضائيًا.)

لا يزال علماء الفلك يبحثون عن دليل على آخر اكتشافين ، في 25 و 26 أبريل. قال الباحثون في البيان إن الأول ، وهو اندماج محتمل بين نجم نيوتروني ، حدث على الأرجح على بعد 500 مليون سنة ضوئية من الأرض. ولكن نظرًا لأن واحدًا فقط من مرصدي LIGO قد التقط الإشارة ، جنبًا إلى جنب مع برج العذراء ، يتعين على الباحثين البحث في أكثر من ربع السماء بحثًا عن دليل على الاصطدام.

والثاني ، والذي قد يكون نجمًا نيوترونيًا اصطدم بثقب أسود ، حدث على بعد حوالي 1.2 مليار سنة ضوئية. تم اكتشافه في جميع المواقع الثلاثة ، مما سمح للعلماء بتضييق نطاق موقعه إلى حوالي 3 في المائة من السماء.

في حين أن LIGO لا ينسق علماء الفلك الذين يبحثون عن الأهداف التي يعثرون عليها ، فإن المشروع يشجع هذا البحث من خلال إصدار النتائج الأولية بسرعة بعد كل اكتشاف ، كما قال الباحثون خلال المؤتمر الصحفي.

متعلق ب: لمحة أولى عن النجوم النيوترونية المتضاربة تعطي صورًا مذهلة

التلسكوبات الراديوية حول العالم التي سجلت اندماج عام 2017 لنجمين نيوترونيين.

التلسكوبات الراديوية حول العالم التي سجلت اندماج عام 2017 لنجمين نيوترونيين ، تم اكتشافهما لأول مرة بواسطة LIGO.(رصيد الصورة: بول بوفن)

'فريد أيضًا في تشغيل المراقبة هذا ، نحن الآن نستخدم نظام تنبيه عام آليًا لأول مرة ، لذا يمكنك الآن المتابعة جنبًا إلى جنب مع أحداث LIGO / برج العذراء على Twitter أثناء حدوث الإجراء ، قال جيس ماكيفر ، الباحث في مختبر LIGO التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، خلال المؤتمر الصحفي.

وأضاف ماكيفر: 'كما أن هذه التنبيهات العامة تعطي لمحة أعمق عن العملية العلمية'. يمكن لأي شخص أن يتابع كيف يتطور فهمنا لهذه الأحداث من خلال التحليل الدقيق للبيانات والمعايرة المحسنة ، لذلك نتوقع أن يكون هناك المزيد من التبصر في قوانين الطبيعة وتكوين الكون من جولة المراقبة هذه وما بعدها. '.

تنطلق هذه الإخطارات الأولى بعد فترة وجيزة من الاكتشافات ، لكن الباحثين في كاشفات موجات الجاذبية يواصلون تحليل الإشارات لتصفية ضوضاء الخلفية وتحديد مدى احتمالية أن تكون أنواعًا معينة من الإشارات بعد وقوع الحقيقة ، وينشرون نشرات محدثة. قال برادي إن الباحثين قد ينشرون أوراقًا عن المرشحين المثيرين للاهتمام بشكل استثنائي في غضون ثلاثة أشهر تقريبًا ، ومن الأفضل أن يصدر التعاون قائمة نهائية بعد حوالي ستة أشهر توضح بالتفصيل المرشحين والأحداث المؤكدة لكل جزء من السباق.

وأضاف الباحثون أنهم يتوقعون فقط نتائج أكثر وأفضل من ما تبقى من الجولة - وأن كاشفًا جديدًا ، كاشف كاميوكا لموجات الجاذبية (KAGRA) في اليابان ، يجب أن يكون متصلاً بالإنترنت للمساعدة في الأجزاء الأخيرة من مسار المراقبة. وهم يتوقعون فقط حساسية أكبر في جولات المراقبة التي ستتبعها. (بالإضافة إلى ذلك ، فإن منشأة LIGO المخطط لها في الهند ستعزز الاكتشافات بشكل أكبر).

قال سالفاتور فيتالي ، الباحث في مختبر LIGO في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: 'الشيء الأكثر إثارة في بداية O3 [جولة المراقبة الثالثة] هو أنه من الواضح أننا ننتقل من حدث واحد كل بضعة أشهر إلى بضعة أحداث كل شهر'. خلال المؤتمر الصحفي. سيسمح هذا بكل هذه الأنواع من الاختبارات التي تتطلب إما كشفًا عاليًا جدًا وواضحًا جدًا أو الكثير من الاكتشافات. وسيكون لدينا كلاهما.

قال الباحثون إنه في المستقبل ، قد تكون أجهزة كشف الموجات الثقالية قادرة على تسجيل مستعرات أعظم بعيدة - في الوقت الحالي ، في مجرتنا ، ولكن في يوم من الأيام ربما في المجرات البعيدة. قد يكونوا أيضًا قادرين على اكتشاف الإشارات من النجوم النيوترونية الدوارة أو المصادر الغريبة الأخرى. ويمكنهم معرفة المزيد عن مصائر الاندماجات ، مثل ما إذا كانت عمليات اندماج النجوم النيوترونية تشكل نجمًا نيوترونيًا جديدًا أكبر ، أو تصبح غير مستقرة وتغرق في ثقب أسود.

قال برادي: 'الشيء العظيم بخصوص ما نحن عليه الآن هو أننا بدأنا للتو في رؤية مجال علم فلك الموجات الثقالية مفتوحًا'. 'بينما تمر الكواشف عبر سلسلة من التحسينات على مدار العقد القادم ، ستكون لدينا القدرة على رؤية [اندماج الثقب الأسود والنجوم النيوترونية] في جميع أنحاء الكون و ... إمكانية قياس موجات الجاذبية الناتجة عن الدوران النجوم النيوترونية وحتى الأشياء التي لم نفكر فيها بعد على أنها مصادر جادة.

وهذا شيء مهم بالنسبة لنا. فتح نافذة جديدة على الكون مثل هذا حقًا ، نأمل أن يجلب لنا منظورًا جديدًا تمامًا لما هو موجود هناك.

أرسل بريدًا إلكترونيًا إلى سارة لوين على slewin@guesswhozoo.com أو اتبعها تضمين التغريدة .تابعنا على تويتر تضمين التغريدة و على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك .